聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备与力学性能预测

本文采用熔融挤出法制备了β成核聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料,考察了蒙脱土、β成核剂及增容剂用量对复合材料缺口冲击强度和弯曲强度的影响,并用BP神经网络进行预测。结果表明,增加蒙脱土用量有助于复合材料强度的提高但对韧性不利;随β成核剂用量的增加,复合材料的缺口冲击强度略有增加,而弯曲强度存在最优值,即添加β成核剂0.1%时,弯曲强度达到最大值35.06MPa,较不添加时增加了13.68%;随增容剂用量的增加,复合材料的韧性显著增大而强度有所降低,添加30%增容剂,复合材料的缺口冲击强度较不添加时增加了约3倍,而弯曲强度仅降低了28.39%;BP神经网络预测结果表明,该模型能够比较精确的预测该复合材料的力学性能。该研究对于优化聚丙烯基纳米复合材料制备及改进力学性能预测具有借鉴意义。

β成核聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的结构与力学性能

本文使用双螺杆挤出机制备了β成核聚丙烯(β-PP)/有机蒙脱土(OMMT)纳米复合材料。采用FTIR、XRD和SEM分析了复合材料的微观结构与形貌特征,考察了OMMT、β成核剂(β-NA)及增容剂用量对复合材料冲击强度和弯曲强度的影响,并对比研究了标准BP神经网络模型和LM-BP神经网络模型对力学性能的预测能力。结果表明,增容剂与OMMT表面形成了强相互作用,提高了复合体系的相容性,黏土片以插层结构分散在β-PP基体内。OMMT、β-NA及增容剂用量对复合材料的力学性能均产生了一定影响,其中添加30%增容剂时复合材料的冲击强度约为不添加时的4倍,而弯曲强度仅降低了28.39%。此外,与标准BP神经网络模型相比,LM-BP神经网络模型具有更快的收敛速度和更高的预测精度。该研究为优化PP基纳米复合材料的制备及力学性能预测提供了参考。

石蜡基相变微胶囊的制备及应用研究进展

石蜡基相变微胶囊具有相变潜热大、过冷度小、化学稳定性好、可用性广以及成本低等优点,成为了近年来的研究热点。文中首先介绍了3类石蜡基相变微胶囊制备方法——化学法、物理机械法和物理化学法。化学法包括原位聚合法、悬浮聚合法、乳液聚合法以及界面聚合法;物理机械法包括喷雾干燥法和溶剂挥发法;物理化学法包括溶胶-凝胶法和凝聚法;并总结了上述方法对所制备微胶囊的熔融焓、包封率及导热率等性能的影响。然后阐述了该类微胶囊在建筑节能、太阳能、纺织品等领域的应用现状,最后对其今后的研究方向进行了展望。

苯乙烯/二乙烯苯协助马来酸酐熔融接枝聚丙烯研究

采用液-固溶胀的方法将马来酸酐(MAH)、共单体[苯乙烯(St)、二乙烯苯(DVB)]和引发剂过氧化二异丙苯分散到聚丙烯(PP)颗粒内部,利用流变仪研究了共单体协助MAH熔融接枝PP反应,采用红外光谱、热重分析和水接触角对接枝物的结构及性能进行分析,并对接枝反应机理加以探讨。结果表明,在最优反应条件下,添加St时接枝物的MAH接枝率和凝胶率分别为2.25%、1.56%;添加DVB时接枝物的MAH接枝率和凝胶率分别为3.06%、46.31%,并且接枝物的热稳定性和极性均有不同程度提高;接枝机理分析认为,在接枝反应时共单体首先接枝到PP链上,有效抑制了PP的降解,并与MAH主要以共聚形式接枝到PP主链上;DVB在分子结构上比St多了一个碳碳双键,一方面显著提高MAH接枝率,另一方面明显增大接枝PP大分子自由基间双基偶合终止的机会。

玉米秸秆接枝丙烯酸-丙烯酰胺树脂的制备与吸水性能

以醚化预处理玉米秸秆(PTCS)为基体,丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为单体,过硫酸钾为引发剂,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,采用水溶液聚合法制备PTCS接枝AA、AM共聚物[PTCS-g-P(AA-co-AM)]。研究了合成条件对树脂吸水率的影响,考察了树脂重复吸水和保水性能,并用红外光谱(FTIR)、电子扫描电镜(SEM)表征了产物的结构和形貌。结果表明,在m(PTCS)∶m(AA)∶m(AM)=1∶5∶2,丙烯酸中和度为70%,K2S2O8为0.6%,MBA为0.2%,60℃反应3h条件下,制备高吸水性树脂的吸水率最大,对蒸馏水和0.9%Na Cl水溶液的吸水率分别为144.04g/g、30.60g/g,且重复吸水和保水性能良好。

淀粉基高吸水性树脂的合成与性能研究

以马铃薯淀粉和丙烯酸(AA)为原料,过硫酸钾(K2S2O8)为引发剂,三氯化铝(AlCl3)为交联剂,采用以水为溶剂的溶液聚合法制备淀粉基高吸水性树脂(SAP)。确定合理的反应时间,评价树脂的吸水速率、反复吸水性及保水性能。结果表明,在ω(K2S2O8)=0.15%,ω(AlCl3)=0.10%,m(AA)∶m(starch)=6∶1,丙烯酸中和度70%,60℃的条件下,反应80 min制备的树脂吸蒸馏水率为1 235 g/g,吸质量分数为0.9%NaCl溶液率101 g/g,且吸水速率较快,SAP的重复吸水性能和保水性能较好。FTIR分析证实树脂为淀粉与丙烯酸(钠)的接枝共聚物,SAP的XRD衍射峰呈弥散衍射特征,TG和DTA分析说明SAP的热稳定性良好。

β成核剂含量和退火处理对改性聚丙烯力学性能的影响

采用熔融挤出法制备了β成核剂改性聚丙烯(PP)。研究了成核剂含量和退火处理对β成核剂改性聚丙烯(β-PP)力学性能的影响,采用广角X射线衍射仪、扫描电子显微镜对β-PP的微观结构进行表征和分析。结果表明,β成核剂含量为0.05%(质量分数,下同)时β-PP力学性能最佳,110℃下退火处理1h能够进一步提高β-PP的改性效果;适宜的成核剂含量和退火处理对诱导PP基体β晶生成及结晶完整有利;退火处理的β-PP冲击断面存在明显塑性变形现象,呈韧性断裂特征。

聚丙烯基蒙脱土纳米复合材料的结构与性能

以水悬浮体系中制备的聚丙烯(PP)接枝苯乙烯(ST)和马来酸酐(MAH)共聚物(PPSM)为相容剂,选用钠基蒙脱土(MMT)、十八烷基三甲基溴化铵改性蒙脱土(OMMT)与PP熔融共混制备PP/MMT、PP/OMMT和PP/OMMT/PPSM复合材料。并通过红外光谱、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、力学及热性能分析等手段研究该材料结构和性能。结果表明,熔融插层时OMMT与PPSM间存在协同促进作用,高层间距OMMT利于长支链PPSM插层,相容剂中MAH水解生成的-COOH与硅酸盐片层间的强相互作用提高了OMMT与PP基体的相容性,OMMT层间距最大增至8.07nm;材料的力学及热性能获得不同程度提高,PP/OMMT/PPSM的缺口冲击强度和热失重50%温度较原料PP分别增加了约68%和提高了65℃。

水悬浮体系中苯乙烯和马来酸酐接枝聚丙烯改性研究

采用过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,通过水相悬浮法制备苯乙烯(St)和马来酸酐(MAH)双单体接枝聚丙烯(PP-g-St/MAH)。考察St加入量对接枝反应的影响,通过熔体流动速率和水接触角测试分析接枝产物的性能,采用X射线衍射和红外光谱分析表征接枝产物的结构。结果表明,随着St加入量的增大,MAH接枝率升高,在St/MAH为3/1时,MAH接枝率为3.10%,接枝效率高达70.02%。随着接枝率增加,接枝产物的熔体流动速率减小,PP主链间相互缠绕作用增强,熔体强度增大,结晶度降低,亲水性得到改善。

水悬浮自搅拌体系中聚丙烯接枝双单体丙烯酸和苯乙烯

以水为分散介质,二甲苯、甲苯为界面剂,过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,在水悬浮自搅拌体系中制备双单体丙烯酸(AA)和苯乙烯(St)接枝聚丙烯共聚物(PP-g-AA/St)。重点研究了加料方式、界面剂、分散介质、引发剂、溶胀时间、反应时间、水相阻聚剂、单体组成对接枝反应的影响。得出较佳的工艺条件:反应物料一次加入,投料质量比为二甲苯/水/聚丙烯/单体/过氧化苯甲酰/二氯化锡=2.6/15/10/2/0.015/0.005%,室温溶胀4h,102℃反应6h,此条件下双单体接枝率达11.95%,接枝效率高达59.75%。AA与St在物质的量之比为0.846处进行接枝反应时无序共聚副反应严重,傅立叶红外光谱分析结果表明,AA和St接枝到PP大分子链上。

低密度聚乙烯固相接枝丙烯酸-2-羟乙酯共聚物的合成工艺

采用固相接枝法合成低密度聚乙烯(LDPE)接枝丙烯酸-2-羟乙酯(HEA)共聚物(LDPE-g-HEA),利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析了接枝产物结构。实验考察了溶胀时间、溶胀温度、反应时间、反应温度、引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)浓度、界面剂二甲苯和单体用量对接枝反应的影响,并对不同单体投料量下制备的接枝产物进行凝胶含量测定。结果表明,HEA接枝到了LDPE主链上;在50℃溶胀40 min后,偶氮二异丁腈(AIBN)含量0.3%,二甲苯含量8.6%,85℃下反应2.5 h的较佳反应工艺条件下,当HEA加入量5.0%时,接枝率为3.8%,接枝效率达76.6%,凝胶含量为2.2%。随单体投料量的增加接枝率和接枝效率增大,产物的凝胶含量升高,可以通过调控单体投料量制备不同接枝率的改性产物。

氧化聚丙烯的存储与固相接枝研究

考察了氧化聚丙烯(OPP)的存储条件,研究了共单体苯乙烯(St)、二乙烯苯(DVB)和季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)对马来酸酐(MAH)固相接枝OPP的影响,并利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对接枝物结构加以表征。实验结果表明,随存放时间增加氢过氧化物含量呈现先快后慢的下降趋势,保护气氛和温度对OPP储存均能产生一定的影响;St、DVB和PETA对MAH接枝OPP均具有明显的改善作用,MAH的接枝效率分别达到74.80%、94.31%、76.33%,并且加入St、PETA的接枝物凝胶率远远低于加入DVB的接枝物。FT-IR分析表明,MAH和共单体与OPP发生了接枝共聚反应,多官能团共单体PETA的C=C双键部分参与了接枝反应,DVB的乙烯基则反应比较完全。

丙烷选择氧化制备丙烯酸Mo-V-Te-Nb-O催化剂

采用水溶液法制备Mo-V-Te-Nb-O催化剂,通过XRD和BET对催化剂进行表征,考察连续固定床微型反应研究制备过程中干燥方式、干燥温度及煅烧方式对催化剂结构和性能的影响。结果表明,减压下旋转蒸发与常压下加热蒸发的干燥方式相比,前者利于生成活性组分分布均匀的催化剂前驱体,且催化剂晶相结构中有利于提高活性和选择性的M1相、M2相比例较大,催化剂比表面积比后者增加了31.5%,适宜的干燥温度为50℃,N2,He气氛在催化剂煅烧过程中均起到防止空气氧化的作用,对催化剂的结构和性能影响相同,空气中275℃下预煅烧60 min制备的催化剂晶相结构中Te含量增加,该催化剂比表面积为2.78 m2/g,在反应温度为360℃时表现出良好的催化性能,丙烷的转化率为47.6%,丙烯酸的选择性为50.5%。

水悬浮体系中三单体接枝聚丙烯的改性

在水悬浮体系中,经自由基引发聚丙烯(PP)与马来酸酐(MAH)、苯乙烯(ST)及丙烯酸丁酯(BA)接枝聚合制备接枝产物(PP-g-PMSB),同时体系中产生了非接枝的聚合物(PMSB′)。结果表明,随单体含量增加,接枝率和PMSB′含量升高,且在接枝率高于5.25%时出现微量凝胶。三单体以长支链形式接枝到PP主链上,随接枝率的增加,PP-g-PMSB热稳定性和极性提高,熔体流动速率减小。接枝率5.50%时,PP-g-PMSB水接触角为79.52°;PMSB′含量3.25%时,水接触角降低至69.62°。

HPAM的相对分子量及电解质对LPS封堵性能的影响

采用微孔滤膜过滤法研究了在部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）与交联剂柠檬酸铝（AlCit）的交联比确定的情况下，HPAM的相对分子量以及电解质对交联聚合物溶液（LPS）封堵性能的影响。结果表明，随着耶AM的相对分子质量的增大，HPAM与AlCit反应的时间增加，同时通过3岬微孔滤膜的过滤时间先增加后降低。LPS体系中电解质存在一个最佳的影响范围，当电解质（氯化钠、钙镁离子共同影响）的含量在5000-6000mg／kg时，仍然可以得到稳定的胶态分散体系，且体系对多孔介质有较好的封堵效果。

添加Al_2O_3对丙烷选择氧化制丙烯酸Mo-V-Te-Nb-O催化剂的影响

通过XRD、FT-IR、BET等研究了添加Al2O3对Mo1V0.31Te0.24Nb0.12On催化剂结构的影响,并对Mo1V0.31Te0.24Nb0.12On/Al2O3催化剂的丙烷选择性氧化制丙烯酸性能进行考察。结果表明,Al2O3明显改变了原催化剂的晶相结构,增强催化剂表面晶格氧活性,显著提高了催化剂比表面积,同时改善了催化剂的稳定性。在Mo1V0.31Te0.24Nb0.12On/Al2O3催化剂上,340℃时丙烯酸、乙酸收率最高,分别为8.80%、6.52%;而在Mo1V0.31Te0.24Nb0.12On催化剂上,380℃时丙烯酸、乙酸收率收率最高,分别为18.26%、1.25%。

聚丙烯水相悬浮接枝双单体苯乙烯和马来酸酐

以过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,采用水相悬浮法制备苯乙烯(St)、马来酸酐(MAH)双单体接枝聚丙烯共聚物(PP-g-St/MAH),结果表明,较优的接枝反应条件为BPO/St/MAH/水/PP投料质量比0.04/1.00/1.00/25.00/10.00,60℃溶胀2 h后90℃反应5 h。在此条件下,产物接枝率为8.97%,接枝效率为44.85%。

PVA/淀粉接枝P(AA-AM)互穿网络水凝胶的合成与性能研究

以马铃薯淀粉、丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)和聚乙烯醇(PVA)为原料,过硫酸钾为引发剂,三氯化铝为交联剂,利用水溶液法制备PVA/淀粉接枝AA、AM互穿网络水凝胶(PVA/St-g-P(AA-AM)IPN)。红外光谱(FT-IR)分析表明,PVA与St-g-P(AA-AM)间形成较强的氢键或部分共聚反应。X射线衍射(XRD)分析表明,当PVA用量较少时,PVA能均匀的穿插于凝胶网络中,形成完善的互穿网络结构;当PVA用量过多时,有部分的PVA结晶出现。水凝胶性能测试结果表明,随PVA用量增加水凝胶的吸水率先增大后减小,抗压缩强度不断升高,压缩应变持续降低,对蒸馏水的最大吸水率为650 g.g-1,在60min内达到溶胀平衡,保水性良好;水凝胶在pH<4时几乎不发生溶胀,在pH=12附近出现体积突变,表现出敏感的pH响应性。

P(AA-AM)/CS/MMT复合水凝胶的吸液与吸附性能

通过水溶液聚合法制备了聚(丙烯酸-丙烯酰胺)/预处理玉米秸秆(PCS)/有机蒙脱土(OMMT)复合水凝胶。采用FT-IR、XRD和SEM表征了水凝胶的微观结构和形貌,并测试了其吸液与吸附性能。结果表明,双单体接枝到纤维素骨架上,聚合物链插入了黏土片层,水凝胶的表面布满褶皱和孔隙。水凝胶的吸水率为150.2g·g^(-1),表现出良好的离子强度敏感性,对亚甲基蓝、结晶紫和孔雀石绿的吸附率分别为98.4%、97.2%和92.4%。

空气中PE-LD与PE-LD-g-HEA的非等温热分解行为研究

采用固相接枝法制备了丙烯酸-2-羟乙酯(HEA)接枝低密度聚乙烯(PE-LD)共聚物(PE-LD-g-HEA),通过X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪分析了不同温度处理下PE-LD、PE-LD-g-HEA的结构变化,并用热重分析法研究了二者的热分解动力学。结果表明,热处理时PE-LD-g-HEA较PE-LD的结晶度变化小,主链断裂缓慢,热稳定性提高;Kissinger法和Crane法计算了PE-LD表观活化能为88.63kJ/mol、指前因子1.17×106 s-1、反应级数为0.88,接枝产物的表观活化能为217.35kJ/mol、指前因子5.92×1015 s-1、反应级数为0.95,Ozawa法计算的表观活化能值与Kissinger法相相近。